Josephson diode effects in twisted nodal superconductors
Notice bibliographique
Résumé
Recent Josephson tunneling experiments on twisted flakes of high-${T}_{c}$ cuprate superconductor ${\mathrm{Bi}}_{2}{\mathrm{Sr}}_{2}{\mathrm{CaCu}}_{2}{\mathrm{O}}_{8+x}$ revealed a nonreciprocal behavior of the critical interlayer Josephson current, i.e., a Josephson diode effect. Motivated by these findings we study theoretically the emergence of the Josephson diode effect in twisted interfaces between nodal superconductors, and highlight a strong dependence on the twist angle $\ensuremath{\theta}$ and damping of the junction. In all cases, the theory predicts diode efficiency that vanishes exactly at $\ensuremath{\theta}={45}^{\ensuremath{\circ}}$ and has a strong peak at a twist angle close to $\ensuremath{\theta}={45}^{\ensuremath{\circ}}$, consistent with experimental observations. Near ${45}^{\ensuremath{\circ}}$, the junction breaks time-reversal symmetry $\mathcal{T}$ spontaneously. We find that for underdamped junctions showing hysteretic behavior, this results in a dynamical Josephson diode effect in a part of the $\mathcal{T}$-broken phase. The direction of the diode is trainable in this case by sweeping the external current bias. This effect provides a sensitive probe of spontaneous $\mathcal{T}$ breaking. We then show that explicit $\mathcal{T}$-breaking perturbations with the symmetry of a magnetic field perpendicular to the junction plane lead to a thermodynamic diode effect that survives even in the overdamped limit. We discuss an experimental protocol to probe the double-well structure in the Josephson free energy that underlies the tendency towards spontaneous $\mathcal{T}$ breaking even if $\mathcal{T}$ is broken explicitly. Finally, we show that in-plane magnetic fields can control the diode effect in the short junction limit, and predict the signatures of explicit $\mathcal{T}$ breaking in Shapiro steps.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».